A világítás területén folyamatosan keressük a leghatékonyabb megoldásokat. A LED-ek rendkívül sikeresek. Fényességük valóban nagyon kielégítő, és az árak már nem fognak senkit megijeszteni. Tudnunk kell azonban, hogyan konfigurálhatjuk őket úgy, hogy a legjobban tükrözzék elvárásainkat.
Az utcai világítás, az autó fényszórói, a LED panelek háttérvilágítása vagy az építészeti tárgyak megvilágítása csak néhány a nagy fényerejű LED-ek használatának lehetőségeiből. A legfontosabb kritérium a hosszú élettartamuk. Kétségtelen, hogy a LED-ek kapacitásának és fényerejének növekedése, valamint az árak csökkenése az egyre gyakoribb fogyasztói és ipari alkalmazásokban tükröződik.
Fényerő és színszabályozás
Egy DC-forrást használnak leggyakrabban a LED-es világítás fényerejének és színének pontos szabályozására. Szabályozza a LED-ek áramát, függetlenül a külső tényezőktől, például az egyes diódák előremenő irányú feszültségkülönbségeitől (Uf), a tápfeszültség ingadozásaitól stb. A LED-ek a működési körülményektől függetlenül a kiválasztott értékű árammal vannak ellátva.
Hogyan működik az egyirányú forrás?
Egyirányú forrás biztosítja sokoldalú tápegység LED-ekkel működő világítási termékek széles választékához. Az integrált visszacsatolás figyelemmel kíséri az áramlást egy adott dióda vagy diódaágban, és beállítja a kimeneti áramot a kívánt szint biztosítása érdekében. A kimenet párhuzamosan vagy sorosan összekapcsolt LED-modulok egyedi diódáit vagy szekvenciáit szolgálja, az egyes ágakhoz ellátva a szükséges áramot.
Ugyanazt az egyenáramú forrást használva a szuper fényes LED-eknél az előremenő feszültség 3 és 3,5 V. között állítható be.
A LED-es fényalkalmazások általában sok, 1 W-tól 3 W-ig terjedő LED-et használnak, amelyek együttesen működnek. Három tápellátási lehetőség van, amelyek fő előnyeit és hátrányait a cikk következő részében található leírással együtt bemutatjuk.
Az alkalmazott sémától függetlenül, leggyakrabban egy meghibásodás esetén rövidzárlat lép fel az anód és a katód között. "Megszakítás" akkor is előfordulhat, ha az anód és a katód között nyitott áramkör jön létre. Ezek a problémák azonban kezelhetők.
Konfigurációs lehetőségek
Két fő módja van több LED összekapcsolására - sorosan vagy párhuzamosan. Mindkét architektúrának megvannak az előnyei a funkcionalitás, a fényerősség-adaptáció és a hibatűrés tekintetében. A harmadik lehetőség egy hibrid megoldás, amelyet kombináltnak is neveznek, mert egyesíti a soros és a párhuzamos kapcsolatokat.
Hogyan néz ki a soros kapcsolat?
Ha a LED-ek sorba vannak kapcsolva, akkor az első katódja a második anódjához stb. ezt a diagramot a 2. ábra szemlélteti. 1.
ÁBRA. 1. Soros kapcsolat
A soros kapcsolat fő előnye a fényerő maximális beállítása, ami azt jelenti az egyes LED-ek fényerejének különbségei nem láthatók. A fényerő beállítása az egyes diódákon átáramló áram azonos értékéből adódik, és független az egyes diódák előre irányú feszültségingadozásaitól. Az ágban lévő teljes feszültség az adott ágban lévő diódák számának és az egyes LED-ek névleges feszültségének (Uf) függvénye az irányban.
Például: ha egy adott elágazás 20 LED diódát tartalmaz, amelyek előremenő feszültsége Uf =, 3,5 V DC, akkor az elágazás teljes feszültsége 70 V DC. Minden LED-t külön DC táp táplál. Ebben a konfigurációban az összes dióda azonos értékű áramot kap.
A soros kapcsolat előnyei
- egyszerű konfiguráció, csak egy áramkört tartalmaz;
- nincs áram-aránytalanság - egy adott ágban lévő összes LED azonos értékű áramot kap;
- megbízható rendszer - nincs szükség áramkorlátozó ellenállások használatára;
- a többi dióda normális működése olyan helyzetben, amikor az egyik dióda rövidzárlat következtében megsérül, és a többiben a feszültség nem funkcionális LED-dióda Uf-jével csökken, csökkentve az áramfogyasztást. A lámpa teljes fényerejét csak egy LED csökkenti.
A soros kapcsolat hátrányai
- lehetséges nagyon magas, biztonságot veszélyeztető kimeneti feszültség nagy számú LED esetén;
- az egész elágazás kialszik, ha a dióda megszakadt egy megszakadt áramkör miatt. Ebben az esetben egy egyszerű áthidaló áramkört lehet párhuzamosan csatlakoztatni, amely hiba esetén megkerüli ezt a sérült diódát, és minimalizálja az áramkör megszakadásának következményeit.
Hogyan lehet kiszámítani a LED-forráshoz szükséges paramétereket?
Az egyenáramú forráshoz sorosan csatlakoztatható LED-ek maximális számának kiszámításához el kell osztani a forrás maximális kimeneti feszültségét az egyes LED-ek előremenő irányú feszültségével.
Például: ha Output. max. = 30 V DC, és Uf = 3,0 V, a LED-ek maximális száma 30/3 = 10. Ezután 10 LED-et lehet sorba kötni egy ilyen forrással.
A forrás szükséges kimeneti áramának beállításához meg kell ismerkedni a használt LED-diódák műszaki specifikációjával és ellenőrizni az ajánlott áramértéket. Ezután válassza ki az azonos optimális áramértékű LED-forrást.
Hogyan néz ki a párhuzamos kapcsolat?
Ilyen például egy tíz LED-es lámpatest, amelyben öt dióda párhuzamosan összekapcsolt ága használható. Ilyen konfigurációt mutat be a 2. ábra. 2.
ÁBRA. 2. Párhuzamos kapcsolat
A LED-diódák párhuzamos csatlakoztatása lehetővé teszi csökkentse a maximális feszültséget egy adott ágban, és növelje a hibatűrést. Egy adott ágban a teljes feszültség alacsonyabb, mint a soros összeköttetésben, a párhuzamos ágak számával megegyező együtthatóval.
Az egyes LED-ek Uf ingadozása az ágak mindegyikében jelentős aránytalanságokat okozhat a jelenlegi értékben, így mindegyik ágban ellenállást használnak segít fenntartani a jelenlegi egyensúlyt. Az áramértéket az egyes elágazások között osztják el az alapján, hogy milyen jól választották meg az áramkorlátozó ellenállást.
A párhuzamos csatlakozás előnyei
- csak egy erőforrásra van szükség a konfiguráláshoz;
- viszonylag alacsony teljes kimeneti feszültség;
- A LED-ek ágai közötti egyenletes áramelosztás lehetősége az ellenállás értékének megfelelő megválasztásával.
A párhuzamos csatlakozás hiányosságai
- az áramelosztás javítása a nagyobb fogyasztás és a rendszer alacsonyabb funkcionalitásának rovására megy;
- minden olyan dióda, amely nagyobb terhelésnek van kitéve abban a helyzetben, amikor egy adott ág egyik diódája rövidzárlat miatt meghibásodik - a diódáknak nagyobb áramot kell kezelniük, ami valószínűleg mások meghibásodását eredményezi a rendszerben. A többi ágban lévő diódák lényegesen sötétebbek lesznek, mert a teljes áramértéket korlátozza a forrás aktuális kapacitása.
- az egész elágazás kialszik, ha a dióda megszakad egy megszakadt áramkör miatt, és a többi elágazásban az áram számuk függvényében növekszik. Ebben az esetben lehetőség van egy egyszerű jumper áramkör párhuzamos csatlakoztatására a sérült dióda megkerüléséhez, ezáltal minimalizálva az áramkör megszakadásának következményeit.
Hogyan lehet kiszámítani egy LED-forrás maximális feszültségét?
A DC LED-es fényforrás kimeneti áramának meghatározásához meg kell szorozni a használt LED-ek optimális áramértékét az elágazások számával. Például: ha a LED-ek optimális áramértéke 350 mA, és két diódaágunk van, a LED-forrás áramértékének 350 x 2 = 700 mA-nek kell lennie.
A párhuzamos konfigurációban az Uf irányú teljes feszültséget megszorozzuk az egyes elágazásokban lévő LED-ek számával. Például: ha 2 águnk van 5 diódából, és Uf értéke 3,5 V, akkor a teljes feszültség előrefelé 5 x 3,5 = 17,5 V DC.
Hogyan néz ki a kombinált kapcsolat?
Ilyen elrendezésben a LED-ek egy sor és oszlop mátrixdiagramon vannak elrendezve, mint az 1. ábra. 3.
ÁBRA. 3. Kombinált kapcsolat
Ez a típusú kapcsolat képviseli próbálja kiküszöbölni a soros kapcsolatra jellemző néhány problémát, további kapcsolatok hozzáadásával a LED-ek között.
Ennek a kapcsolatnak a sémája hasonló az ágak párhuzamos összekapcsolásakor használt kapcsolathoz, de azzal a különbséggel, hogy a szakaszok összekapcsolódnak. Az egyes ágak első LED-je párhuzamosan csatlakozik a többi ág első LED-jeihez. Minden további - szomszédos LED-ekkel.
A kombinált csatlakozás előnyei
- ehhez a konfigurációhoz csak egy forrás szükséges, mivel a kimeneti feszültség viszonylag alacsony a párhuzamos csatlakozáshoz képest;
- főszabály szerint jobban ellenáll a kudarcoknak;
- nagyobb kapacitás - általában nem szükséges áramfelosztó ellenállást használni.
A kombinált kapcsolat hiányosságai
- áramaránytalanság esetén az áramfelosztó ellenállások hozzáadása nem olyan egyszerű, mint párhuzamos konfigurációban;
- az egyenetlen árameloszlás egyenetlen fény- és hőeloszlást okoz;
- Egy adott sor összes diódája kikapcsol, ha az egyik LED rövidzárlat miatt megsérül, a többi rendesen világít, de a lámpa fényereje alacsonyabb;
- az adott sorozat más diódáinak megnövekedett károsodási kockázata, ha egyikük megszakad egy nyitott áramkör miatt, annak a ténynek köszönhető, hogy egy adott sorozat többi diódája nagyobb áramnak van kitéve ilyen helyzetben. Más LED-ek rendesen világítanak. Ebben az esetben egyszerű áthidaló áramkör kapcsolható párhuzamosan lehetővé teszi a sérült dióda megkerülését, és ezáltal minimalizálja a LED áramkör megszakításának következményeit.
Aimtec LED tápegységek